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我國晶片行業要多久才可以趕上美國?



中美晶片戰

我不知道為啥那麼多網民喜歡和美國別苗頭。就目前來說,這是幾乎不可能完成的任務,而且是不理智的。

看到很多評論區的人都提到了和美國人別苗頭的必要性。其實這篇文章不談必要性,而是從技術層面,分析技術的可行性。

但凡學習理工科的應該都知道。大多數理工科大學裡的專業基礎課和專業課的內容,源自美國。本人相對冷門一個理工專業,有機會看了美國一本技術手冊(很厚的大部頭),發現當時專業課的大部分內容抄自美國手冊,甚至連那個圖表都是美國技術手冊上一摸一樣複製下來的。但是邏輯性和體系性遠遠不如美國手冊,至於專業基礎課引用和依賴美國文獻更多了。

舉這個例子是說,在理工科領域,美國人涵蓋的廣度和深度遠遠超大多數網民的想象,特別是基礎科學領域,連翻譯出來的文獻,是原始的美國人文獻的九牛一毛,所以這是為什麼理工科領域特別是基礎科學更愛使用英文的緣故。

其實我們學習理工科的人都知道,技術並不是我們看見的一個個產品,產品只是冰山在水面上的部分,而水面以下的部分是我們看不見的。

一門技術,我認為它是一個體系,它可以分幾個層次,底層的是基礎科學,比如數學,物理,化學,生物學,底層以上的是以基礎科學為基礎的應用科學,應用科學要運用到工程實際,還需要一個個模型,當模型搭建以後,用物理手段實現它,才會變成一個個技術,技術的整合才是產品。

而我們現在大多數是停留在技術整合產品的層面,在物理實現層面就比較薄弱,更多的是模仿。因為大家都想著彎道超車,導致我們的技術缺乏傳承。可能大多數網民不知道,我們把一個模型物理實現為一個產品,是需要工藝基礎的,而工藝基礎是需要長期收集實踐資料,實驗資料進行積累的,並在技術上不斷進行迭代。我們發現許多德國日本美國企業,其成立時間長達百年,在百年間進行技術的迭代和積累,這就是傳承性。許多時候我們模仿了一個工藝技術,看著也像那麼回事,但是許多原理性的東西我們不掌握,基礎資料和基礎工藝不掌握,比如這個尺寸是這樣的,為什麼這樣,我們不知道,所以我們缺乏一個關鍵性的東西,就是底蘊。在模型及科學層面更是薄弱。在模型領域,我們可以看見我們所見的大多數模型都是美國人或者歐美建立的,原始的概念,體系也是他們提出來的,到軟體層面,土木,機械,化工等大多數工業軟體是美國或者歐洲的,當然我們也做了一些工作,但是應用少,不成體系。而且許多是基於別人軟體的二次開發。至於科學和應用科學我們更加薄弱,典型的是當我們要學習1950年以後的數學物理化學生物,常常國內連教材都找不到,普遍使用國外教材。評論區一個留美數學物理方向的人留言說,回國相關資源非常少。更不用說,數學科學領域以中國人命名的公式,定理,概念,方程,理論更少(有也是美籍華人)。而美國呢?其實技術作為一個體系,是全球合作的結果,美國人自己也沒有辦法掌握全部技術體系。但是美國掌握了技術體系的框架,所以他就可以號令天下,比如說他下個禁令,中國臺灣省公司,英國公司,荷蘭公司,德國公司都得聽話。這就有點像美元金融霸權,美國人掌握了科技霸權。

這次晶片,使得網民終於意識到,美國人除了可以禁你晶片外,還能禁你光刻機,還能禁你EDA,還能禁你ARM,美國人為啥可以禁你,就是因為美國人掌握了科技框架,這些荷蘭,英國,臺灣省公司使用了美國的技術,特別是底層的技術。

其實除了晶片,在超高精度機床、五軸聯動高檔數控機床等頂級機床方面美日德遙遙領先。在高精密儀器方面,比如分析測試儀器是美國安捷倫公司的天下,基本上國內實驗室的分析測試儀器依靠進口。

至於科學研究方面,美國僅僅伯克利諾獎就有110位,菲爾茲獎14位,我們諾獎科學獎就1位,菲爾茲獎0位,華裔就2位。所以在科學研究領域就不要談什麼趕英超美,那根本不現實,我們先設立一個小目標,能在30年內,出現幾個人可以追平陳省身,楊振寧曾經的成就就不錯了。

看評論區,許多網民還喜歡和洛馬別苗頭。其實也這是網民想多了。網民們沒有認識到:二戰前是飛機原始經驗積累的時期,洛馬充分的經歷了這一時期,二戰和冷戰是航空工業突飛猛進的最佳環境,是氣動力學發展的黃金時期,各種試驗機層出不窮,但這個環境也需要大量的資金和技術積累,洛馬充分經歷這一時期因此發展成為巨頭。因此洛馬公司有近百年的技術積累和技術迭代,同時都是正向研究,體系十分完備,經歷過各型飛機的方案創新和驗證,創新能力極強,當然最重要的是從二戰到冷戰的各區域性戰爭,洛馬的各型飛機充分經歷了實戰,不僅得到實戰的檢驗而去透過實戰積累經驗不斷完善飛機技術,而僅僅在實戰方面我們距離就很大。所以和洛馬我們還有很長很長的距離要跑,網民想和洛馬別苗頭,那也還早。

美國人由於在基礎科學和技術領域有先發優勢,所以技術鏈條十分完善。許多網民愛談彎道超車,可以彎道超車的是冰山水面上的部分,冰山在水面以下的部分是需要時間長期積累和沉澱的,是無法超車的。

美國人最大的優勢,就是他是全球科學和技術的研發中心。也就是說,美國人提供了一個平臺,一個位置。集中了全球的科技人才在這個平臺上共同的工作。如果把科技比做樹,那麼樹根,樹杆,主要的樹枝是掌握在美國人手裡的,然後美國把一些次要的樹枝,以及樹葉交給全球其他國家做。所謂美國產業空心化是網民的一廂情願。這次晶片使得人們認識到,由於日韓歐洲臺灣省由於使用了美國的技術,特別是底層的技術,使得美國人可以號令他們聯手封鎖華為。另外再舉個例子,美國人現在是不怎麼搞土建,但是中國人土建的設計軟體是美國人Autodesk,做有限元計算的軟體是美國人的,做抗風涉及空氣動力學的計算流體力學的軟體也是美國人的,現在的bim軟體也是美國人的。然後這些軟體的基礎理論還是美國人的,做橋的橋的形式也是美國人的。雖然我們也做了一些工作,但是在國內特大工程的實踐中,用的還是美國人的軟體,或者歐洲的軟體。亞里士多德認為形式與質料組合就是物質實體,而形式高於質料。美國人最多現在是不想做形式組合質料的工作,但是形式則完完全全的掌握在美國人手裡,我們現在做再多的工程,某種意義上就是不斷的驗證美國人的理論和模型,不斷完善美國人的理論和模型,所謂美國人的產業空心化只是網民的一廂情願。

美國人在技術領域這個地位其實和美國金融霸權是一個道理,美國人在科學技術領域也掌握了這樣一種霸權,而且和他的美元霸權互相配合,所以美國可以號令天下,讓全球在技術領域為他服務,為他工作。從某種意義上說,現代科技就是美國人建立的一個圈子,他可以把你吸收進這個圈子,同樣也可以把你驅逐出去。那麼美國為啥到現在還沒有把我們徹底驅逐出美國主導這個科技圈子呢?因為這不符合美國的根本利益,我們那麼大的市場,不僅可以讓美國人獲得足夠大的商業利益,同時我們的工程技術實踐又在不斷的驗證和完善美國人的理論和模型。就像autodesk軟體,一方面它在中國賺了足夠的錢,另一方面我們的工程實踐又一代代的幫他們完善Autodesk的軟體。其實Autodesk不僅在中國這樣幹,在全球其他國家也在這樣幹,所以這就是美國的優勢,他是全球佈局,一方面賺全球的錢,一方面又用全球的工程實踐完善他的軟體,他的模型和理論,以及他的產品。

所以說為什麼我們在工程技術領域趕英超美那麼難,除了美國具有先發優勢,還有很大一部分原因就是因為工程行業是實踐性非常強的行業,需要長期實踐積累經驗。而美國人全球佈局,等於是在全球範圍內進行工程實踐,在全球範圍內積累工程經驗。再舉個例子,就像航空發動機,美國英國的民航發動機,在全球範圍內飛行,發動機的實際飛行的資料時時刻刻的在上傳到美英的發動機公司,這個全球飛行經驗資料幾十年積累下來,特別是發動機失敗的經驗資料的積累,使得美英發動機公司的技術幾乎不可能被超越。就像醫生,小醫院的醫生怎麼樣也無法超越北京上海大醫院的醫生,這是因為北京上海大醫院的醫生積累了全國的病例和疑難雜症的病例,同樣剛畢業的醫生也比不上從醫幾十年的老專家,因為老專家的臨床實踐積累的經驗,是剛畢業的醫生無法相提並論的。

說了這麼多,無非是說,現在這麼多網民喜歡和美國人別苗頭,卻忘記了,在技術領域,和美國人別苗頭,並不是和一個國家對抗,而是在與一個體系進行對抗,和全球主要科技國家(如歐洲日本韓國澳大利亞)對抗,和別人幾十年乃至幾百年的積累對抗。美國人的科學和技術深度和廣度遠超網民的想象,而且又有歷史傳承,它已經完全掌握了科技霸權。

在這裡可以舉個例子,許多人喜歡拿比亞迪和特斯拉比較,其實毫無意義,特斯拉是全球佈局,其生產是全球化的,他可以把許多零部件交給專業的公司去做,等於是全球分工,自然容易做精做強而且效率高,同樣其產品佈局也是全球化的。而比亞迪什麼都自己做,等於說如果比亞迪和特斯拉別苗頭,就是在和全球對抗,和體系對抗。特斯拉的車現在已經爛大街了,而且現在依舊有許許多多國人在訂購特斯拉。

現在網民特別喜歡談一個詞,就是自主研發。但是卻帶來一個問題,就是我們究竟做到什麼樣的程度才叫自主研發,這就像鴻蒙的爭論一樣。事實上,搞理工科的都知道,我們越往基礎的領域走,就越發現美國技術的重要,也就越無法迴避美國的技術。就像華為本來天真的以為零部件排除美國公司就可以了,但是沒有想到排除的了美國公司,排除不了美國技術,全球科技公司,荷蘭公司,德國公司,英國公司,法國公司,日韓公司,臺灣省公司都大量使用了美國的技術,美國的原始模型和理論,到最後美國就是禁令一出,全球的企業都封殺你。許多網民會說,那麼我們就掌握全部技術,事實上這是不可能的,全球沒有一個國家可以做到掌握全部技術,美國人自己也做不到,而且一個國家掌握全部技術必然是十分低效的,做出來的東西的質量和效能也是非常差的。舉個例子,就像光刻機是荷蘭生產的,但是他的鏡頭是德國生產的,這家生產鏡頭的德國企業,已經有幾百年的技術傳承。當然網民可能會說,那麼我們集中攻關,彎道超車。其實這又是網民的一廂情願了,我們真正學理工科的人都知道,一項技術特別是高精尖的技術是需要時間打磨的,也是需要歷史傳承的,就像一個剛畢業的工科生,他再怎麼集中攻關,再怎麼彎道超車,也無法和一個即將退休的老工程師相提並論,也正是因為如此,科技才需要全球分工。當年蘇聯雖然二戰結束後和美國人在科技上是在同一個起跑線,但是後來在科技上越來越落後了。這是因為蘇聯是一個國家,而美國在科技領域是全球佈局,全球分工,甚至到80年代,連中國也被吸收進去美國主導的科技世界。所以蘇聯在科技領域等於說是以一個國家對抗全世界,自然越來越落後,由於沒有參與進全球分工,俄羅斯現在的數位電路技術比我們國家都落後許多。

當然也有網民認為我們可以把美國人所有的東西都推倒從來,但是這更不可能。就想一下我們大學裡所有理工科專業的基礎課,專業基礎課和專業課裡面把美國人的東西統統刪除,那麼我們還會剩下些什麼呢?

現在網民還喜歡說一句話,就是不能被卡脖子。其實,現在科技發展,越來越變成全球合作的成果。變成全人類的成果,即使美國人自己也不能全部掌握科技,美國人的科技產品,甚至是軍工產品都是全球合作的結果。那麼美國人為啥不被卡脖子呢?因為他掌握了科技樹的樹根,主幹和主要的樹枝,那麼英國法國德國韓國日本怎麼不被卡脖子呢,因為他們本來就是一家子。

還有網民詬病的造不如買,也是網民想當然。許多基礎性的裝置,軟體你要自己造,無論是造的時間還是質量都趕不上我們當時發展速度。曾經我們發展速度多快,8%,10%,許多國產軟體和裝置,根本不好用,效率低下,跟不上我們的發展速度,而且價格又不便宜,那麼我們自然選擇更好用,更便宜的進口軟體和裝置。除非你在90年代,00年代說我們降低下發展速度,6%甚至更低就行了。那麼我們可能現在不僅沒有超過日本,甚至還會引發一系列問題。畢竟我們許多問題是透過發展解決的。

說了那麼多,無非就是說在科技領域,網民們太熱血了,科技的問題是依靠理性解決的,依靠腳踏實地,而熱血,志氣並沒有太大作用。科學技術遵從唯物主義,而唯物主義的基本原理就是物質世界不以人的主觀意志包括熱血可以轉移,因此你再有熱血和志氣,沒有這個基礎,做不出來就是做不出來。至於網民期盼的許多科技問題,諸如趕英超美怎麼解決,這個就是網民想多了,這個問題事實上是無解的,沒有辦法解決。除非從伽利略開始,把西方的科技正規化推倒從來,但是這更不可能。所以還是回到現實,不要好高騖遠,空談追趕,腳踏實地的做點工作最為重要。

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更新一:看評論區許多網友一個勁的問,我們和美國科技差距到底多少,是幾年?我覺得這個差距無法量化,也很難精確到幾年。就如我前面說的,科技是一個體系,而且這個體系不能脫離其思想和文化背景。今天我們所看見的科技是在柏拉圖—亞里士多德—笛卡爾—伽利略的思想路線和文化背景下發生出來的(後面詳細介紹),這個思想路線可以說是柏拉圖主義,也可以說是理性主義。用一個不恰當的比方,問我們和美國科技差距多少,差不多就是將來中醫成為世界醫學,美國人學習了中醫,得學多少年才能和我們一較高下。所以我覺得這個問題不是特別有意義。所以說不要好高騖遠,也不要求大求全。承認科學和技術源於歐美,一點點打好基礎,虛心像他人學習才是正道。

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更新二:西方的思維方式,其實更多的是體現在邏輯學。

我們現在在學習科學和技術存在最大的問題,就是不繫統的講授邏輯學。邏輯學是研究思維的套路的,確切的說是研究西方人的思維套路的,而科學和技術的建構是遵循西方的思維套路,可以說,比科學和技術更底層的東西就是邏輯學。

我們現在大多數課程,從小學到高中到大學,重點是告訴你怎麼做題,怎麼計算,而不側重邏輯,不告訴你結論是怎麼來的,邏輯推理過程是怎麼樣的。即使到了大學課程也是如此。典型的就是高數,

我們都知道科學是17世紀誕生的,在17世紀科學誕生的同時,同步配套產生了兩個重要的邏輯學和語言學著作,它們成為科學的思想基礎和語言基礎,一個是《王港邏輯》,又叫《波爾·羅亞爾邏輯》,這個著作除了討論了概念,命題和推理等形式邏輯的內容以外,重點討論了先分析,後綜合的方法論。並認為形式邏輯事實上也是遵循先分析後綜合的方法。這個就是體系化構造的思維方式(類似樂高遊戲部件拼裝組合)。如果說亞里士多德的形式邏輯只是運用於數學,那麼《王港邏輯》則是把邏輯運用於事物,從而自然科學產生了。

同時期還有一本著作,就是《王港語法》國內翻譯為《普遍唯理語法》,學過《編譯原理》的人都會知道喬姆斯基,他的形式語言學就是源自《普遍唯理語法》。

這兩個著作,其實是17世紀以後誕生的科學和技術的思維和語言基礎。如果我們熟悉了這兩部著作,再回頭看17世紀以後的科學和技術,就會發現任何學科的建構都遵循以下套路:先確立一個體系的框架,然後把複雜的事物拆成一個個元件進行分析,最後再依據這個框架,把各個元件分類拼裝起來,從而構造了“事物的秩序”,形成科學體系和技術體系。整個拆分和拼裝的過程遵循形式邏輯的思維方式,即概念,命題,推理的思維方式。

至於怎麼體系搭建框架就看你的本領了,對一個學科搭建框架,就像是建築構思方案一樣,最體現人的水平,創造力,所以科學家,各行業的工程師都是各自領域的“建築師”,就像康德哲學中“建築術”一直是一個重要的詞語。可惜的是我們國家目前大多數建築的方案都是國外公司完成的,同樣學科的框架也是歐美人搭建起來的。

所以我們追趕美國科技,為啥模仿容易,而越靠近實質性的基礎就越難,根子在這裡。所以近現代數學和物理和化學鮮有中國人的貢獻,諾獎華裔華人就很少,菲爾茲獎獲得者更少。同時原創技術更少。這就像讓老外學習中醫,學習唐詩,學習文言文,學習陰陽五行,容易嘛?肯定不容易。

目前我們國家的理工科教科書,初中高中以及大學課本,普遍存在的問題是體系性不強,公設體系不完整,邏輯也不嚴密,更多的是零碎的現象的堆砌,甚至有的課本推導都沒有,直接告訴你結論。在沒有系統的學習過邏輯學的情況下,再使用這樣的教材對於我們理解和掌握理工科精髓簡直是“災難”,所以許多大牛索性直接使用國外教材。回想之前網民們說要取消英語學習,如此,在理工科方面我們將更加落後。

那麼說到這裡,回到最初的問題,我們能不能趕上美國,該怎麼趕上,就是見仁見智的問題。我只說出基本事實,判斷大家自己下。但是肯定的一點是,深入的學習邏輯學,甚至西方的哲學,領會其思維方式,對於學習科學技術是有利的,而憑喊口號肯定是追不上的。

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更新三:上文說到西方的思維模式是先分析後綜合,因此西方的科學和技術有一個共同的的特點,就是他是結構化的。或者說是體系化構造的,通俗的說就像樂高遊戲一樣,先分解為元件(分析),後拼裝出來的(綜合)。只不過越是精深的科學和技術它的框架就越精妙,也越抽象。

在知乎上曾經有人問,就是數學和物理越發展,知識越多,會不會我們的腦力跟不上學習。其實越是這樣問的人,就越是不瞭解科學體系化構造的基本特點。數學和物理的發展,不是知識堆積的越來越多,而是他的形式越來越抽象,他的框架越來越精妙,從而可以把越來越多的知識統一組裝到這個框架裡面。我們之前掌握的各種具體的科學知識,就是這個框架下的一個推論。在某種意義上講,科學家的重要工作是發明一種形式,一種框架,然後把具體的科學的理論囊括到這個框架裡面,就像樂高搭積木一樣,所以某種意義上是,科學家就是科學大廈的建築師和結構工程師。

舉個不恰當的例子,量子力學發展過程中,曾經有許多理論,有波動力學,也有矩陣力學。後來狄拉克發明了一套符號,叫狄拉克符號,提出了基本的其運算和變換的規則,從而建立了一套精巧的框架,在這套框架下,就把當時零零散散的量子理論統一到一個框架下。比如說,波動力學,本質上就是在這個框架下采用了薛定諤繪景,矩陣力學就是在這個框架採用了海森堡繪景。狄拉克曾經得意的說,他的工作不是發現什麼物理規律,而是創造了一個優美的數學形式。

同樣化學,西藥學也是如此。想想我們學習有機化學時候的化學結構式,物質的形成就是用一個個基團類似樂高遊戲這樣拼裝出來一個個化學結構式。

所以說這個科學理論就和建築學一樣,其構造的精巧包含了一種建築美學。許多科學家追求優美和簡潔的形式及框架。

回到技術上也是一樣的道理,歐美的建築也是結構化的,不是有結構工程師的說法嗎?現在建築領域的預製拼裝技術,就是結構化的高度體現。完完全全的變成樂高遊戲。

晶片的原理同樣也是高度結構化的。本質上晶片構造也就是類似樂高遊戲。

同樣西方的哲學也是如此。比如資本論四卷,就是用體系化構造的方式,邏輯依次遞進把資本主義構造出來了。其實採用的是黑格爾的方式(精神現象學)。

歐美科學技術這個特點和我們的傳統文化其實是不相容的。這個在中西醫爭執上可以看出來。西醫看待人體也是構造化的,而中醫是用有機的總體的方式看待人體的。也就是說西醫把人體看成是樂高遊戲拼裝出來的,但是中醫則不認為人體是可以分解,可以拼裝的。

我們不討論兩種傳統的優劣,但是顯而易見的是我們在以歐美科學和技術這個遊戲規則下展開工作,還是非常吃虧的,畢竟體系性構造並不是我們所擅長的。我們現在學習模仿別人的構造都比較吃力,至於創造出一種全新的構造,無論在科學和技術哪個領域其實都鮮有例子。

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更新四:我談了科學和技術的思維方式,思想路線是根植於西方文化的背景下,並不是說科技血統論,也不是說中國人學習不了科學技術,而是說,中國人學習科學技術必須要正視我們和西方因為思維習慣不同,文化背景不同而帶來的巨大困難。這就像讓西方人學習掌握中醫所面臨的困難一樣。我前面談到技術是一個體系,這個體系可見的部分,我們是很容易學會的,而越往底層走,則越學習起來越困難,在某種意義上,我們瞭解和掌握西方的思想路線和西方的文化越多,我們學習科學和技術就越容易。所以,如果網民們真要和美國人在科技上別苗頭,那麼更需要正視這一點,所以我們除了學習西方的科學技術,還需要學更多基礎性的東西比如邏輯學,甚至哲學。

而無視這個思想文化背景的差異,就以為可以學好科學技術,更多的是一種夜郎自大。

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更新五:許多網友說我在宣揚美國科技永遠超不過。其實我並沒有說美國科技可以超過或者永遠超不過,只是把基本事實說出來,把橫亙在我們面前最本質的困難和障礙說出來,至於美國能不能超過大家自己判斷。

評論區有網友說,美國本來也不是科技第一,但是可以超過歐洲,所以我們也可以超過美國。這個邏輯其實是有問題的。科學技術是西方思想文化背景下產生的,美國是西方世界的一員,因此美國超過歐洲是西方世界內部的轉移,而且還是希特勒送的大禮包,是希特勒把歐洲科學家趕到美國去了。

所以西方世界始終佔據科技第一沒有變過。

——————————————————————更新六:看見評論區許多網友把科學技術發展比成戰爭,用戰爭來形容科技發展,並把我說成投降派,我只能說網友們挺天真可愛的,因為科技的發展和戰爭完全不是一回事。國與國發生戰爭,基本上是屬於徹底撕破臉了,戰爭行為中,敵我之間界限是涇渭分明的。但是科學技術不一樣,科學技術關起門來是搞不出來的。目前這個科技樹是掌握在以美國為首的西方國家手裡,你要發展科技,你還是得全方位的向美國人為首的西方國家學習,不可能從頭開始。就像鴻蒙,拋棄Linux,拋棄安卓重來過,有可能嗎?沒有可能。而你要學習借鑑別人,那麼不可避免的需要和歐美進行學術交流和技術交流,而人家想和你交流,必然也會想從你的市場賺錢。所以科學技術的發展必然是你中有我,我中有你。而不是像打仗那樣敵我之間界限涇渭分明。除非你想關起門來搞科學和技術研究,不和美日歐進行一點點學術交流和技術交流,如果是這樣,那麼在科技上別說趕上美國,反而會越來越落後。這可以參考蘇聯,由於脫離了世界 ,最後在科技上全面落後,即使今日的俄羅斯,也是如此。

所以科技發展就不能以打仗進行比喻,因為你還需要向別人學習,還要和別人交流。

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更新七:想不到這幾天這篇回答居然有那麼多點贊,當然評論區不少人言辭也比較激烈,說我看不到我們已經取得成就,這個問題其實我們也要詳細分析。

其實我覺得我們不管持什麼立場,我們在科技領域是後發的,這個是大家必須承認的事實。後發與先發不同的是,先發技術,是從無到有,那麼必然是先在基礎科學取得突破,然後為了解決現實問題從基礎科學發展到應用科學,再基於應用科學建立模型,有了模型,就可以按照模型透過物理實現構造各種實物零件,最後零件按照一定框架組合形成產品。對於先發技術必然是這樣一步步走過來的,而且各個環節是十分完整的,同時也是緊密銜接的,不然你做不出這個產品。而對於後發國家,由於有了先發的樣本,他可以進行逆向工程,就是所謂的仿製,而後發國家也會建立相應的基礎科學,應用科學以及模型,到產品實現的體系,但是由於是後發,這個體系不一定是完整的,同樣各個環節不一定是緊密銜接的,因為後發可以仿製,不需要正向從頭到尾走一遍,這樣後發必然會帶來許多缺陷。首先就是基礎薄弱,因為在技術體系中,從基礎科學到應用科學到模型,屬於工作量大,見效慢不容易出成果,而逆向仿製則工作量小,同時產品一下就出來了,從而導致重視基礎的人少,願意從事基礎的人少,從而導致技術體系不完整,技術各個環節銜接性差,越到基礎領域越薄弱。其次,就是工藝基礎不紮實,基礎的實驗和實踐資料少。對於正向工程,從應用科學到模型,從模型到物理實現需要進行大量的理論論證和實驗,不停的試錯,迭代可以積累大量的經驗和資料,也可以不斷的完善工藝,而逆向工程表面上看避免了走彎路,但是也失去了過程的積累。這就是底蘊。再次,就是缺乏創新。正向工程是從底層的科學一步步走到最後的產品,這個過程中從無到有是包括了各種奇思妙想的創新。其實怎麼創新也是有正規化的,也是有經驗的,只有經歷正向工程積累了創新的經驗和奧秘,那麼才能不斷創新,而我們由於沒有經歷從無到有的創新過程,因此在創新方面就會非常薄弱。

其實,我們走後發逆向工程的路線其實是走一條先易後難的路線,就如網民說我們取得了許多成就,但是這也恰恰說明了,容易仿製的,我們已經做完了,剩下來的就是難啃的骨頭,之所以難啃就是因為不容易仿製,比如晶片,航發,精密儀器就是不容易仿製,這就是後髮帶來的缺陷的體現。也就是說我們畢竟沒有完整的正向的走過一遍技術發展的路徑。

突然想起,在曾經的理科學習的過程中,我們許多人都喜歡只看結論,而忽視結論的推導過程。許多嚴謹的老教師會把結論的推導過程講一遍,甚至會要求學生自己下來推導一遍,但是常常有人會嗤之以鼻,甚至許多教科書對於結論的推導過程能省就省,因為只需要記住結論,就可以解題,就可以考試高分,何必浪費時間糾結結論的推導呢?這大概也是大家習慣逆向工程,不打好基礎的緣由之一吧。

曾經老師要求我們把結論推導過程自己推導一遍,雖然對於考高分沒有幫助,但是是有意義的,就是打基礎。而恰恰是打基礎是最難的,雖然網民們很熱血,但是從理工科的角度來說,打好這個基礎,完善整個體系,沒有個上百年的踏踏實實工作是不可能的。至於創新則更久遠,我們需要先打好基礎,再談創新,不要還不會走路,就想著跑步。

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更新八:看見評論區許多網友一直在引用航天工程為例說明趕上美國。那麼我們的航天工程趕上美國了嗎?可以看幾個例子:

馬斯克,SpaceX的“重型獵鷹”,高度70米,起飛推力2280噸,起飛重量1420.8噸,近地運載能力63.8噸。可回收重複使用火箭。

長征五號系列運載火箭,簡稱"胖五",起飛推力大約1000噸(CZ-5),起飛重量879噸(CZ-5),近地運載能力25噸,不可回收重複使用。

馬斯克,龍飛船,第四代飛船,已經投入使用,可載7人,可重複使用,自帶逃逸塔,整流罩,設計極具科幻感,科技結合美學。由於是私人公司,需控制使用成本,技術要求高。

神舟飛船:第三代飛船,可載三人,不能重複使用。新一代飛船還在研製,無人試飛過一次。

馬斯克是私人公司,依靠私人能力(不是舉國之力)短期發展出大火箭,龍飛船。

美國2015年探測過冥王星,水星。

因此,即使網民們引以為傲的航天工程領域,我們和美國人的差距還是很大的。還是要正視差距。

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更新九:許多人說我是隻提問題,而不提解決問題的辦法,其實,當發現問題了,解決問題的方法也已經有了。

首先明確一點,你靠逆向工程,靠彎道超車是無法趕英超美的。可能是一些容易仿製的,然後質量要求不高的技術仿製成功,讓網民產生錯覺。其實老司機都知道,超車只有直道加速,彎道加速是要翻車的。所以呢,你要趕英超美,只能老老實實的從基礎開始打起。

就說晶片行業,武漢弘芯千億投資爛尾,還有五家晶片公司虎頭蛇尾,再想想以前的漢芯,不踏踏實實的打基礎,就想著趕英超美,這種醜聞以後不會少。

我們許多不是從事理工科的,或者說理工科從事的比較淺的,就理解不了這點。就像我們學習的時候一樣,我們大多數的理工科學生學習,是隻記憶課本結論的,對於結論的推導過程常常忽略。如果我們有機會看國外教材,就會發現美國人的教材,或者德國英國法國俄國人的教材2/3的內容是講結論是怎麼來的,也就是說,這2/3的內容會告訴你,這個結論成立,我們需要假設哪些條件,為什麼要這樣假設,然後我根據這些假定條件,搭建了怎麼樣一個框架,接下來就是一步步的如何推匯出這些結論。我們學習理科最核心的東西是在這裡,而不是在結論。如果你能意識到這一點,那麼說明你認識到打基礎的重要性。

我們想打好基礎,從理論學習的角度,一定要學習邏輯學,掌握西方人的思維習慣和方法。當你學會了邏輯學,掌握了思維方法,就會發現理工科的套路,甚至音樂,美術的套路你也掌握了。達芬奇認為“繪畫是一門科學,其基礎是數學。”達芬奇之所以如此說,是因為繪畫體現了視覺秩序的邏輯構造,其透視理論是後世射影幾何學的基礎,也是作為工程製圖的畫法幾何的基礎。我們許多理工科學生初學畫法幾何都覺得很難,你覺得難是不懂西方人的邏輯和套路。達芬奇說過,繪畫是對事物的再現,畫法幾何也是再現空間事物的一種幾何學。前面說過,西方人的思維方式,是把一個作為整體性的事物分解為元件進行分析,當你把一個三維空間的物體,要在平面上進行再現的,那麼最直接的方式,就是從不同的側面進行投影,透過投影的方式在平面上,把空間物體分解為幾個元件。用現代數學語言來說,投影就是從高維空間到低維空間的對映,不同的投影就是不同的對映方式,其實深入掌握西方人的這種思維方式,掌握其套路,畫法幾何就很容易。

同時呢,老老實實像西方學習,什麼英語不要學的這種言論就不要有了,在各行各業,漢語文獻太少,精華的都在大量英文文獻,我們目前沒有能力把他們翻譯為漢語,那麼就老老實實學英文,讀文獻。

我們前面說過,任何技術,正向研究是首先基礎科學研究是成體系的,基礎科學取得突破,然後是應用科學成體系的建立起來,然後就是建立各種模型。在模型的基礎上,我積累大量實驗和實踐資料,用基礎的工藝手段實現模型,最後就是技術總裝。那麼我們就要從基礎的地方開始做起,靜下心來,把科技的整個體系一點點完整的建立起來。這個過程會很漫長,最少要一百年以上。當然許多人不服氣了,怎麼要100年那麼長,其實說100年打基礎還是樂觀的了,僅僅基礎科學研究領域,我們菲爾茲獎0個,諾獎科學獎1個。你要100年趕超,僅僅科學研究領域,任務還是非常艱鉅的。而且打基礎只是第一步,如果這一步走不好,只能說永遠別想趕英超美,而第一步走好,只能說大家該有的都有了,但是要趕超還是需要更長的時間,畢竟我們現在做的工程都是仿製,是人家有了,而且有實踐經驗基礎上的仿製,而一個工程從毫無經驗從無到有的發展出來,我們還沒有經歷過這樣的創新。

說到這裡,許多網民怕是接受不了了。因為在網民的眼裡,不出5年就能趕英超美。但是事實上我們現在打好基礎要花100年我覺得還是樂觀了。網民們太天真了,他們不理解的是科技之路是沒有捷徑的,路要一步步走,飯要一口口的吃,理工科要遵循客觀規律,不是人定勝天。特別是,科學和技術本身有其奧妙,當你真的領悟其奧妙你就會沉迷其中,而不會想什麼科技之外的事情。歷史上偉大的科學進步,科學家都沉迷自然的奧妙,而不是為了趕超某個國家而進行科學研究,同樣技術專家發明技術也是沉迷技術的奧妙,而不是為了趕超誰而研究技術。

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更新十:這篇回答寫到今天收穫了好多贊,評論區許多認可,但是更多的也有各種不太懂理科的聲音。許多人把科技比作戰鬥,充滿民族主義激情。這種激情在科技發展中有用嗎?其實最好的試金石就是讓他們學習一下數學分析。我敢說,不需要太高深的知識,僅僅一本數學分析(可以用俄羅斯版本)評論區那些充滿激情說我是投降派的人,最多看到第三頁,大部分人看第一頁就看不下去了。所以說激情,熱血,在理工科中一點用都沒有,理工科需要的是理性,是思維。許多人恨不得明天就趕英超美,但是給他一本數學分析,讓他看到第三頁,他就蔫了。

我為什麼要強調數學分析,因為數學分析(特別是俄國的數學分析)提供了抽象化,形式化的推理方式(形式邏輯,公理化方法)的範例,這對形成嚴格的系統化的邏輯思維方式十分有幫助,這樣在後續的理工科學習中,對於體系的構造是十分有利的,特別對於原理性知識的研究以及對於原理性知識到具體技術的推理過程掌握十分有幫助。特別是中國人對於數學的學習重視具體的計算,忽視形式化抽象化推理(代表的就是高數)的傳統背景下,學習數學分析意義更大。

但是要學好理工科,就拿最基礎的數學分析,靠激情是沒有用的。在不太懂理工科的人眼裡,數學分析十分枯燥,而且高度形式化,非常抽象。只有掌握理性思維,能夠體會到數學的美妙,才能看到底。而靠激情,靠趕英超美的激情根本沒有用。這種激情只會頭腦發熱,而無視客觀存在的規律。

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更新十一:這篇文章這段時間評論區收到許多理性的評論,說明白人還是不少的。有許多人提到愚公移山,精衛填海精神,也有許多人提到自強不息。那麼我們就討論一下,在科學技術發展過程中,這種精神到底有沒有用?

首先,無可否認的是,對於仿製這種逆向工程,這種精神肯定是有用的。因為讓你抄作業,現成的答案已經在這裡了,只要努力抄就行了,但是對正向工程就不是這樣了。

我們學理科的,都會有這樣的經驗,特別是高中的時候,許多人起早貪黑,挑燈苦讀,但是讀不出來就是讀不出來,而有些人,就正常的學習,但是成績特別好。這說明什麼?這說明學習理工科,重要的不是你有多努力就可以的,而是需要你掌握其套路,笨辦法怎麼也學不好的,同時學習理工科,和人的根器也有關係。你不開竅,同樣怎麼也學不好。

我可以再舉個數學史上的經典例子。歐幾里得幾何學第五公設是平行公設。當時許多人覺得第五公設像定理不像公設,2000年時間有許多人花費無數精力去證明他,但是始終沒有結果。後來俄國有個數學家,叫羅巴切夫斯基,突發其想,既然那麼多人證明不了。索性他把平行公設改一下,看看結果會怎麼樣。後來的故事大家都知道了,他改了平行公設以後,透過形式邏輯的推理,建立了一套不同於歐幾里得幾何學的幾何學體系,叫羅氏幾何學,這是非歐幾何的開端。這個例子充分說明了搞科學技術,關鍵是走對路線,路線錯了,你再愚公移山,你再精衛填海,你再自強不息,只能越走越黑。而要走對路線,就需要某些時候的突發其想。所以搞科學技術最重要的還是靠思想,思維,靠想象力。而不是靠什麼精神,什麼志氣。

那麼搞科技的思想和思維怎麼來呢?一個不可否認的是來自先天,天賦。另一個,就是來自後天邏輯思維的培養。怎麼培養?不可否認的是科學技術源自西方,是在西方的思想背景和思維模式下發展出來的,你另起爐灶是不可能的。許多搞計算機的人就容易明白像面向物件程式設計的思想和邏輯構造就是完全西式的,雖然面向物件程式設計是20世紀提出的,但是其思想和邏輯,哲學家早就討論過。反過來,程式設計學的好的人回頭學習西方哲學,也更容易理解哲學家說的說什麼。這個在數學領域也是如此,數學學的好的人,更容易理解哲學家討論的是什麼,同樣有一定哲學基礎的,也更容易理解數學的思維方式。所以柏拉圖學院曾立碑,數學不好的人不得入內。

以上的論證也充分說明了一點,搞理工科,人多是沒有用的。就像高考,一個省考生十幾萬,最後考上985的也就3000-4000人。科學技術研究,最後依靠的是3000-4000人中的一部分,而不是這十幾萬人。

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更新十二,這篇文章討論了科技領域方方面面的問題,唯獨沒有單獨討論晶片,但是提問者的原初問題是關於晶片趕英超美的問題,那麼這個更新就專門說說晶片。

首先看見評論區,許多人愛用兩彈一星和晶片比較,覺得兩彈一星搞出來了,晶片怎麼可能搞不出來。其實這樣說話的,基本上對於理工科就缺乏瞭解。

關於晶片和兩彈一星其實知乎上分析文章已經很多,我這裡換一個角度。兩彈一星,不說我國,就說印度和朝鮮,他們兩個國家依靠一己之力都搞出來了。那麼晶片呢?我們就說EUV光刻機,僅僅一個EUV光刻機,美國人都搞不出來,這幾乎是集合了西方所有國家之力才搞出EUV光刻機,至於晶片產業除了西方國家,還有日本,韓國,臺灣省集合形成合力才搞出來的。由此可見晶片難度是遠遠超過兩彈一星的。

回頭我們在說晶片趕英超美的問題。趕英超美其實是一個偽問題,我覺得我們國家想努力把各種技術國產化,與其說是想趕英超美,不如說是找到一個替代,以防備被西方全面封鎖以後沒有產品可用。至於趕英超美,實話說就是在發展幾十年的航天領域,還是落後美國許多年,至少幾十年,像火箭飛船和space X之間就存在代差。

在晶片投資風潮起來以後,一下子出現了許多晶片公司,包括許多小公司,而這些公司幾乎無一例外,喊出趕英超美,這讓人不禁想起小高爐大練鋼鐵的大躍進時代。

晶片領域到底落後歐美多少,知乎上已經許多文章分析了。我就不重複了,我只想說一點的,那些天天喊著晶片趕英超美的公司多半不靠譜,最後的結局要麼是鬧劇,要麼是騙局。所以踏實一點的,符合實際的做法,或者說比較理工科的說法就是說我們搞晶片,主要還是解決一個替代,或者說找一個備胎,哪怕這個備胎不好看,效能也不佳,質量也不好,但是如果一旦被西方全面封鎖,我還是有備胎可用。至於趕英超美,那是一個漫長的過程,估計得幾百年。

許多評論區說我是投降派,其實我並不是反對“必勝論”,而是反對“速勝論”。我覺得需要充分的認識到我們工業基礎和科學基礎依舊薄弱的現實,所以科技領域即使是解決備胎問題就是一種持久戰。

分類: 美食
時間: 2021-10-23

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